chuyên đề ôn thi đại học môn lý phóng xạ, hạt nhân - vũ đình hoàng

Đồng vị là những nguyên tử mà hạt nhân chứa cùng số prôtôn Z có cùng vị trí trong bảng hệ thống tuần hoàn, nhưng có số nơtron N khác nhau.. Lực tương tác giữa các nuclôn trong hạt nhân l

Trang 1

- ĐT: 01689.996.187 Diễn đàn: http://lophocthem.com - vuhoangbg@gmail.com

ĐT: 01689.996.187 – Email: vuhoangbg@gmail.com

Họ và tên:

Lớp: Trường BỒI DƯỠNG, LUYỆN THI VÀO ĐẠI HỌC

Thái Nguyên, 2012

Trang 2

MỤC LỤC

CHỦ ĐỀ 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ

PHẦN I KIẾN THỨC CHUNG: 3

PHẦN II PHÂN DẠNG BÀI TẬP 4

D ạNG 1 T ÍNH BÁN KÍNH , THể TÍCH , KHốI LƯợNG RIÊNG CủA HạT NHÂN 4

DẠNG 2: T ÍNH Số HạT , Tỉ Lệ PHầN TRĂM ĐồNG Vị 5

D ạNG 3: T ÍNH Độ HụT KHốI , NĂNG LƯợNG LIÊN KếT , NĂNG LƯợNG LIÊN KếT RIÊNG 5

PHẦN III: ĐỀ TRẮC NGHIỆM TỔNG HỢP 6

ĐÁP ÁN ĐỀ 37 10

CHỦ ĐỀ 2: PHÓNG XẠ TỰ NHIÊN PHẦN I:KIẾN THỨC CHUNG 11

PHẦN II: PHÂN DẠNG BÀI TẬP: 12

DẠNG 1: VIẾT PHƯƠNG TRÌNH, NÊU CẤU TẠO HẠT 12

DẠNG 2: TÍNH LƯỢNG CHẤT PHÓNG XẠ CÒN LẠI, ĐÃ PHÂN RÃ, CHẤT MỚI TẠO THÀNH, TỈ SỐ PHẦN TRĂM GIỮA CHÚNG 13

DẠNG 3: TÌM ĐỘ PHÓNG XẠ H, THỂ TÍCH DUNG DỊCH CHẤT PHÓNG XẠ 14

DẠNG 4: TÍNH CHU KỲ T, HẰNG SỐ PHÓNG XẠ λ 15

DẠNG 5: TÌM THỜI GIAN PHÂN RÃ T , TUỔI CỔ VẬT 16

DẠNG 6: TÍNH HIỆU ĐIỆN THẾ BẢN TỤ KHI CHIẾU TIA PHÓNG XẠ 18

III ĐỀ TRẮC NGHIỆM TỔNG HỢP 18

CHỦ ĐỀ 3: PHẢN ỨNG HẠT NHÂN PHẦN I KIẾN THỨC CHUNG 23

PHẦN II: PHÂN DẠNG BÀI TẬP: 23

DẠNG 1: VIẾT PHƯƠNG TRÌNH PHẢN ỨNG HẠT NHÂN 24

D ạNG 2: T ÍNH NĂNG LƯợNG CủA PHảN ứNG , LƯợNG NHIÊN LIệU CầN ĐốT Để TạO RA NĂNG LƯợNG TƯƠNG ĐƯƠNG 25

DẠNG 3: X ÁC ĐịNH ĐộNG NĂNG , VậN TốC , GÓC CủA CÁC HạT 27

PHẦN III ĐỀ TRẮC NGHIỆM TỔNG HỢP 30

ĐÁP ÁN ĐỀ SỐ 39 34

CHỦ ĐỀ 4: PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH & PHẢN ỨNG NHIỆT HẠCH NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN PHẦN I KIẾN THỨC CHUNG 34

PHẦN II PHÂN DẠNG BÀI TẬP: 36

PHẦN III Đề TRẮC NGHIỆM TỔNG HỢP 36

HẠT NHÂN – ĐỀ THI ĐAI HỌC + CAO ĐẲNG CÁC NĂM 43

ĐÁP ÁN: PHÓNG XẠ - HẠT NHÂN ĐH CĐ 2007-2012 50

Trang 3

PHẦN I KIẾN THỨC CHUNG:

1.CẤU TẠO HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ

* Cấu tạo hạt nhân Nuclôn

+ Hạt nhân được cấu tạo từ những hạt nhỏ hơn gọi là các nuclôn Có hai loại nuclôn: prôton,

kí hiệu p, khối lượng mp = 1,67262.10-27kg, mang một điện tích nguyên tố dương +e, và nơtron kí hiệu n, khối lượng mn = 1,67493.10-27kg, không mang điện Prôtôn chính là hạt nhân nguyên tử hiđrô

+ Số prôtôn trong hạt nhân bằng số thứ tự Z của nguyên tử trong bảng tuần hoàn; Z được gọi

là nguyên tử số Tổng số các nuclôn trong hạt nhân gọi là số khối, kí hiệu A Như vậy số nơtron trong hạt nhân là: N = A – Z

Đồng vị là những nguyên tử mà hạt nhân chứa cùng số prôtôn Z (có cùng vị trí trong bảng

hệ thống tuần hoàn), nhưng có số nơtron N khác nhau

Các đồng vị còn được chia làm hai loại: đồng vị bền và đồng vị phóng xạ Trong thiên nhiên có khoảng gần 300 đồng vị bền; ngoài ra người ta còn tìm thấy vài nghìn đồng vị phóng

xạ tự nhiên và nhân tạo

* Đơn vị khối lượng nguyên tử

Trong vật lí hạt nhân, khối lượng thường được đo bằng đơn vị khối lượng nguyên tử, kí hiệu là u Một đơn vị u có giá trị bằng

* Khối lượng và năng lượng

Hệ thức Anhxtanh giữa năng lượng và khối lượng: E = mc2

1

c v

m

−

trong đó m0 được gọi là

khối lượng nghỉ và m gọi là khối lượng động

* Lực hạt nhân

CHỦ ĐỀ 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ

Trang 4

Lực tương tác giữa các nuclôn trong hạt nhân là lực hút, gọi là lực hạt nhân, có tác dụng liên kết các nuclôn lại với nhau Lực hạt nhân không phải là lực tĩnh điện, nó không phụ thuộc vào điện tích của nuclôn So với lực điện từ và lực hấp dẫn, lực hạt nhân có cường độ rất lớn (còn gọi là lực tương tác mạnh) và chỉ tác dụng khi hai nuclôn cách nhau một khoảng bằng hoặc nhỏ hơn kích thước hạt nhân (khoảng 10-15 m)

* Độ hụt khối và năng lượng liên kết

+ Độ hụt khối của một hạt nhân là hiệu số giữa tổng khối lượng của các nuclôn cấu tạo nên hạt nhân và khối lượng hạt nhân đó:

∆m = Zmp + (A – Z)mn – mhn + Năng lượng liên kết của hạt nhân là năng lượng toả ra khi các nuclôn riêng lẽ liên kết thành hạt nhân và đó cũng chính là năng lượng cần cung cấp để phá vở hạt nhân thành các nuclôn riêng lẽ : Wlk = ∆m.c2

+ Năng lượng liên kết tính cho một nuclôn

Z , có A nuclon; Z prôtôn; N = (A – Z) nơtrôn

Số hạt trong m gam chất đơn nguyên tử : N = N A

A m

Liên hệ giữa năng lượng và khối lượng: E = mc2

Khối lượng động: m =

2 2 0

1

c v

m

−

Độ hụt khối của hạt nhân : ∆m = Zmp + (A – Z)mn – mhn.N

ăng lượng liên kết : Wlk = ∆m.c2

Năng lượng liên kết riêng : ε =

A

W lk

Đơn vị khối lượng nguyên tử: 1u = 1,66055.10-27kg = 931,5MeV/c2

PHẦN II PHÂN DẠNG BÀI TẬP

Dạng 1 Tính bán kính, thể tích, khối lượng riêng của hạt nhân

VD1: Cho biết khối lượng một nguyên tử Rađi(226 Ra

88 ) là m(Ra) = 226,0254u; của hạt eleectron là me = 0,00055u Bán kính hạt nhân được xác định bằng công thức r = r0.3 A = 1,4.10-153 A(m) Khối lượng riêng của hạt nhân Rađi là

A 1,45.1015kg/m3 B 1,54.1017g/cm3

C 1,45.1017kg/m3 D 1,45.1017g/cm3

Trang 5

VD1 Khí clo là hỗn hợp của hai đồng vị bền là 35

17Cl = 34,969u hàm lượng 75,4% và 37

17Cl = 36,966u hàm lượng 24,6% Tính khối lượng của nguyên tử của nguyên tố hóa học clo

GIẢI

Ta có: mCl = 34,969u.75,4% + 36,966u.24,6% = 35,46u

VD2 Biết NA = 6,02.1023mol-1 Tính số nơtron trong 59,5 gam urani 238

Độ hụt khối của hạt nhân : ∆m = Zmp + (A – Z)mn – mhn

Chú ý mhn = mnguyen tử - z.me với mP = 1,0073u; mn = 1,0087u; me=0,000055u

1u = 931MeV/c2

Năng lượng liên kết : Wlk = ∆m.c2

Chú ý : Năng lượng liên kết = năng lượng tỏa ra khi tổng hợp hạt nhân = năng lượng cần cung cấp để tách hạt nhân thành nucleon riêng rẽ

Năng lượng liên kết riêng : ε =

A

W lk

VD1: Tính năng lượng liên kết riêng của hạt nhân 104Be Biết khối lượng của hạt nhân 104Be

là mBe = 10,0113 u, của prôton và nơtron là mp = 1,007276 u và mn = 1,008665 u; 1 u = 931,5 MeV/c2

A.7,54 MeV B 7,45 MeV C 12,34MeV D 7,45 J

VD2 Hạt nhân heli có khối lượng 4,0015 u Tính năng lượng liên kết và năng lượng liên kết

riêng của hạt nhân hêli Tính năng lượng tỏa ra khi tạo thành 1 gam hêli

Trang 6

Cho biết khối lượng của prôton và nơtron là mp = 1,007276 u và mn = 1,008665 u;

1 u = 931,5 MeV/c2; số avôgađrô là NA = 6,022.1023 mol-1

Giải

Ta có: εHe = Wlk

c m m Z A m

VD3 Tính năng lượng liên kết riêng của hai hạt nhân 2311Na và 5626Fe Hạt nhân nào bền

vững hơn? Cho m Na = 22,983734u; m Fe = 55,9207u; m n = 1,008665u; m p = 1,007276u; 1u

Z p ( ) n He) 2

=

23

5,931)

983734,

22008685,

1.12007276,

1.11

9207,55008685,

1.30007276,

1.26

Câu 2: Khối lượng của hạt nhân 9 Be

4 là 9,0027u, khối lượng của nơtron là mn = 1,0086u, khối lượng của prôtôn là mp = 1,0072u Độ hụt khối của hạt nhân 9 Be

4 là

A 0,9110u B 0,0811u C 0,0691u D 0,0561u

Câu 3: Cho hạt α có khối lượng là 4,0015u Cho mp = 1,0073u; mn = 1,0087u; 1uc2 =

931,5MeV Cần phải cung cấp cho hạt α năng lượng bằng bao nhiêu để tách hạt α thành các

hạt nuclôn riêng rẽ ?

A 28,4MeV B 2,84MeV C 28,4J D 24,8MeV

khối lượng của prôtôn là mp = 1,0072u và 1u = 931MeV/c2 Năng lượng liên kết của hạt nhân

Be10 là

A 64,332MeV B 6,4332MeV C 0,64332MeV D 6,4332KeV

Câu 5: Cho hạt nhân α có khối lượng 4,0015u Biết mP = 1,0073u; mn = 1,0087u; 1u =

931MeV/c2 Năng lượng liên kết riêng của hạt α bằng

A 7,5MeV B 28,4MeV C 7,1MeV D 7,1eV

ĐẠI CƯƠNG VỀ HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ

37

Trang 7

Câu 6: Cho hạt nhân Urani (238 U

92 ) có khối lượng m(U) = 238,0004u Biết mP = 1,0073u; mn = 1,0087u; 1u = 931MeV/c2, NA = 6,022.1023 Khi tổng hợp được một mol hạt nhân U238 thì năng lượng toả ra là

A 1,084.1027J B 1,084.1027MeV C 1800MeV D 1,84.1022MeV

Câu 7: Số prôtôn có trong 15,9949 gam 16 O

8 là bao nhiêu ?

A 4,82.1024 B 6,023.1023 C 96,34.1023 D 14,45.1024

Câu 8: Cho biết khối lượng một nguyên tử Rađi(226 Ra

88 ) là m(Ra) = 226,0254u; của hạt eleectron là me = 0,00055u Bán kính hạt nhân được xác định bằng cồng thức r = r0.3 A = 1,4.10-153 A(m) Khối lượng riêng của hạt nhân Rađi là

Câu 10: Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ

A các prôtôn B các nuclôn C các nơtrôn D các êlectrôn

Câu 11: Chọn kết luận đúng khi nói về hạt nhân Triti ( 31T )

A Hạt nhân Triti có 3 nơtrôn và 1 prôtôn

B Hạt nhân Triti có 1 nơtrôn và 3 prôtôn

C Hạt nhân Triti có 3 nuclôn, trong đó có 1 prôtôn

D Hạt nhân Triti có 1 nơtrôn và 2 prôtôn

Câu 12: Lực hạt nhân là

A lực tĩnh điện B lực liên kết giữa các nuclôn

C lực liên kết giữa các prôtôn D lực liên kết giữa các nơtrôn

Câu 13: Hạt nhân nguyên tử chì có 82 prôtôn và 125 nơtrôn Hạt nhân nguyên tử này có kí

Câu 15: Trong vật lí hạt nhân, để đo khối lượng ta có thể dùng đơn vị nào sau đây ?

A Đơn vị khối lượng nguyên tử (u) hay đơn vị các bon

B MeV/c2 C Kg D Cả A, B và C

Câu 16: Tỉ số bán kính của hai hạt nhân 1 và 2 bằng r1/r2 = 2 Tỉ số năng lượng liên kết trong hai hạt nhân đó xấp xỉ bằng bao nhiêu?

Câu 17: Thông tin nào sau đây là sai khi nói về các hạt cấu tạo nên hạt nhân nguyên tử ?

A Các hạt prôtôn và nơtron có khối lượng bằng nhau

B Prôtôn mang điện tích nguyên tố dương

C Nơtron trung hoà về điện

D Số nơtron và prôtôn trong hạt nhân có thể khác nhau

Câu 18: Hạt nhân nguyên tử của các nguyên tố đồng vị luôn có cùng:

A số prôtôn B số nơtron C số nuclôn D khối lượng

Câu 19: Trong các đồng vị của caacbon, hạt nhân của đồng vị nào có số prôtôn bằng số

nơtron ?

A 11 C B 12 C C 13 C D 14 C

Trang 8

Câu 20: Trong vật lí hạt nhân, so với khối lượng của đồng vị cacbon 12 C

6 thì một đơn vị khối lượng nguyên tử u nhỏ hơn

Câu 22: Đơn vị khối lượng nguyên tử là

A khối lượng của một nguyên tử hiđrô

B khối lượng của một prôtôn

C khối lượng của một nơtron

D khối lượng bằng 1/12 khối lượng của một nguyên tử cacbon

Câu 23: Câu nào đúng ?

Hạt nhân 12 C

6

A mang điện tích -6e B mang điện tích 12e

C mang điện tích +6e D không mang điện tích

A 23 prôtôn và 11 nơtron B 11 prôtôn và 12 nơtron

C 2 prôtôn và 11 nơtron D 11 prôtôn và 23 nơtron

Câu 26:Cho biết mp = 1,007276u; mn = 1,008665u; m( 23 Na

11 ) = 22,98977u; m(22 Na

11 ) = 21,99444u; 1u = 931MeV/c2 Năng lượng cần thiết để bứt một nơtron ra khỏi hạt nhân của đồng vị 23 Na

11 bằng

A 7,86MeV B 12,42KeV C 124,2MeV D 12,42eV

Câu 27: Chọn câu đúng Trong hạt nhân nguyên tử:

A prôtôn không mang điện còn nơtron mang một điện tích nguyên tố dương

B số khối A chính là tổng số các nuclôn

C bán kính hạt nhân tỉ lệ với căn bậc hai của số khối A

D nuclôn là hạt có bản chất khác với các hạt prôtôn và nơtron

Câu 28: Năng lượng liên kết riêng của một hạt nhân

A có thể âm hoặc dương B càng nhỏ, thì càng bền vững

C càng lớn, thì càng bền vững D càng lớn, thì càng kém bền vững

Câu 29: Trong các câu sau đây, câu nào sai ?

A Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ các prôtôn và nơtron

B Khi một hệ các nuclôn liên kết nhau tạo thành hạt nhân thì chúng phải toả ra một năng lượng nào đó

C Mọi hạt nhân đều có cùng khối lượng riêng khoảng 1017kg/m3

D Các hạt nhân có số khối càng lớn thì càng bền vững

Câu 30: Nitơ tự nhiên có khối lượng nguyên tử m = 14, 00670u và gồm hai đồng vị chính là

N

14

7 có khối lượng nguyên tử m1 = 14,00307u và 15 N

7 có khối lượng nguyên tử m2 = 15,00011u Tỉ lệ phần trăm của hai đồng vị đó trong nitơ tự nhiên lần lượt là

Trang 9

= 1,0087u; 1u = 931MeV/c2 Năng lượng liên kết của hạt nhân đơteri bằng

A 2,234eV B 2,234MeV C 22,34MeV D 2,432MeV

Câu 32: Cho hạt nhân nguyên tử Liti 7 Li

3 có khối lượng 7,0160u Cho biết mP = 1,0073u; mn

= 1,0087u; 1u = 931MeV/c2 Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân liti bằng

A 541,3MeV B 5,413KeV C 5,341MeV D 5,413MeV

Câu 33: Hạt nhân nào sau đây có 125 nơtron ?

A các nguyên tử mà hạt nhân có cùng số prôtôn nhưng số khối khác nhau

B các nguyên tử mà hạt nhân có cùng số nơtron nhưng số khối khác nhau

C các nguyên tử mà hạt nhân có cùng số nôtron nhưng số prôtôn khác nhau

D các nguyên tử mà hạt nhân có cùng số nuclôn nhưng khác khối lượng

Câu 35: Đại lượng nào đặc trưng cho mức độ bền vững của một hạt nhân ?

A Năng lượng liên kết B Năng lượng liên kết riêng

A 2,7.1012J B 3,5 1012J C 2,7.1010J D 3,5 1010J

Câu 40: Biết các năng lượng liên kết của lưu huỳnh S32, crôm Cr52, urani U238 theo thứ tự

là 270MeV, 447MeV, 1785MeV Hãy sắp xếp các hạt nhân ấy theo thứ tự độ bền vững tăng lên

A S < U < Cr B U < S < Cr C Cr < S < U D S < Cr < U

Câu 41: Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân có giá trị

A giống nhau với mọi hạt nhân B lớn nhất đối với các hạt nhân nặng

C lớn nhất đối với các hạt nhân nhẹ D lớn nhất đối với các hạt nhân trung bình

1 , 4

2 He, 56 Fe

26 và 235 U

92 lần lượt là 2,22 MeV; 2,83 MeV; 492 MeV và 1786 Hạt nhân kém bền vững nhất là

Câu 43: Hạt nhân đơteri 2 D

1 có khối lượng 2,0136u Biết khối lượng của prôton là 1,0073u

và khối lượng của nơtron là 1,0087u Năng lượng liên kết của hạt nhân 2 D

1 là

A 0,67MeV B.1,86MeV C 2,02MeV D 2,23MeV

Câu 44: Hạt nhân 60 Co

27 có cấu tạo gồm

A 33 prôton và 27 nơtron B 27 prôton và 60 nơtron

C 27 prôton và 33 nơtron D 33 prôton và 27 nơtron

Trang 10

A 70,5MeV B 70,4MeV C 48,9MeV D 54,4MeV

Câu 47: Cấu tạo của nguyên tử 12 C

6 gồm:

A 6 prôtôn, 6 nơtron B 6 prôtôn, 6 nơtron, 6 electron

C 6 prôtôn, 12 nơtron D 6 prôtôn, 12 nơtron, 6 electron

Câu 48: Phát biểu nào sau đây là đúng ?

A Năng lượng liên kết gồm động năng và năng lượng nghỉ

B Năng lượng liên kết là năng lượng tỏa ra khi các nuclon liên kết với nhau tạo thành hạt nhân

C Năng lượng liên kết là năng lượng toàn phần của nguyên tử tính trung bình trên số nuclon

D Năng lượng liên kết là năng lượng liên kết các electron và hạt nhân nguyên tử

Câu 49: Nguyên tử pôlôni 210

84Po có điện tích là

A 210 e B 126 e C 84 e D 0

Câu 50: Phát biểu nào sau đây là đúng Đồng vị là các nguyên tử mà

A hạt nhân của chúng có số khối A bằng nhau

B hạt nhân của chúng có số prôtôn bằng nhau, số nơtron khác nhau

C hạt nhân của chúng có số nơtron bằng nhau, số prôtôn khác nhau

D hạt nhân của chúng có khối lượng bằng nhau

Câu 51: Hạt nhân nào có năng lượng liện kết riêng lớn nhất :

A Urani B Sắt C Xesi D Ziriconi

“Sự nghi ngờ là cha đẻ của phát minh”

Trang 11

PHẦN I:KIẾN THỨC CHUNG

* Hiện tượng phĩng xạ

Phĩng xạ là hiện tượng một hạt nhân khơng bền vững tự phát phân rã, phát ra các tia phĩng

xạ và biến đổi thành hạt nhân khác

Quá trình phân rã phĩng xạ chỉ do các nguyên nhân bên trong gây ra và hồn tồn khơng phụ thuộc vào các tác động bên ngồi như nhiệt độ, áp suất, …

Người ta quy ước gọi hạt nhân phĩng xạ là hạt nhân mẹ và hạt nhân phân rã là hạt nhân con

* Các tia phĩng xạ :

2 α là hạt He2

* Những tính chất của tia α :

+ Bị lệch trong điện trường, từ trường

+ Phĩng ra từ hạt nhân phĩng xạ với tốc độ khoảng 2.107m/s

+ Cĩ khả năng iơn hố mạnh các nguyên tử trên đường đi, mất năng lượng nhanh, do đĩ

+ Bị lệch trong điện trường, từ trường nhiều hơn tia α

+ Phĩng ra từ hạt nhân với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sang

+ Cĩ khả năng iơn hố mơi trường, nhưng yếu hơn tia α , tia β cĩ khả năng đi quãng đường dài hơn trong khơng khí ( cỡ vài m ) vì vậy khả năng đâm xuyên của tia β mạnh hơn tia α , nĩ cĩ thể xuyên qua tấm nhơm dày vài mm

* Lưu ý : Trong phĩng xạ β cĩ sự giải phĩng các hạt nơtrino và phản nơtrino

T T

693 , 0 2

ln = gọi là hằng số phĩng xạ; T gọi là chu kì bán rã: sau khoảng thời gian T

số lượng hạt nhân chất phĩng xạ cịn lại 50% (50% số lượng hạt nhân bị phân rã)

* Độ phĩng xạ :

Độ phĩng xạ của một lượng chất phĩng xạ tại thời điểm t bằng tích của hằng số phĩng xạ

và số lượng hạt nhân phĩng xạ chứa trong lượng chất phĩng xạ vào thời điểm đĩ

Trang 12

* Đồng vị phóng xạ

Ngoài các đồng vị phóng xạ có sẵn trong thiên nhiên, gọi là đồng vị phóng xạ tự nhiên, người ta cũng chế tạo được nhiều đồng vị phóng xạ, gọi là đồng vị phóng xạ nhân tạo Các đồng vị phóng xạ nhân tạo thường thấy thuộc loại phân rã β và γ Các đồng vị phóng xạ của một nguyên tố hóa học có cùng tính chất hóa học như đồng vị bền của nguyên tố đó

Ứng dụng: Đồng vị 60

27Co phóng xạ tia γ dùng để soi khuyết tật chi tiết máy, diệt khuẫn

để bảo vệ nông sản, chữa ung thư Các đồng vị phóng xạ A 1

ZX được gọi là nguyên tử đánh dấy, cho phép ta khảo sát sự tồn tại, sự phân bố, sự vận chuyển của nguyên tố X Phương pháp nguyên tử đáng dấu có nhiều ứng dụng quan trọng trong sinh học, hóa học, y học, Đồng vị cacbon 14

6C phóng xạ tia β- có chu kỳ bán rã 5730 năm được dùng để định tuổi các vật cổ

PHẦN II: PHÂN DẠNG BÀI TẬP:

DẠNG 1: VIẾT PHƯƠNG TRÌNH, NÊU CẤU TẠO HẠT

+ So với hạt nhân mẹ, hạt nhân con tiến 1 ô trong bảng tuần hoàn và có cùng số khối

+ Thực chất của phóng xạ β- là một hạt nơtrôn biến thành 1 hạt prôtôn, 1 hạt electrôn và một hạt nơtrinô: n p e− v

Lưu ý: - Bản chất (thực chất) của tia phóng xạ β- là hạt electrôn (e-)

- Hạt nơtrinô (v) không mang điện, không khối lượng (hoặc rất nhỏ) chuyển động

với vận tốc của ánh sáng và hầu như không tương tác với vật chất

So với hạt nhân mẹ, hạt nhân con lùi 1 ô trong bảng tuần hoàn và có cùng số khối

+ Thực chất của phóng xạ β+ là 1 hạt prôtôn biến thành 1 hạt nơtrôn, 1 hạt pôzitrôn và 1 hạt nơtrinô: p n e+ v

Trang 13

Lưu ý: Trong phóng xạ γ không có sự biến đổi hạt nhân ⇒ phóng xạ γ thường đi kèm theo

Hướng dẫn

Ta có: A = 238 – 4 = 234; Z = 92 + 2– 1 – 1 = 92 Vậy hạt nhân 234

92U là đồng vị của hạt nhân urani có cấu tạo gồm 234 nuclôn, trong đó có 92 prôtôn và 142 nơtron

DẠNG 2: TÍNH LƯỢNG CHẤT PHÓNG XẠ CÒN LẠI, ĐÃ PHÂN RÃ, CHẤT MỚI TẠO

0 0

ln 2

( ) 2

t t

T

t t

m

e m

Trang 14

M

.N m N

N

T t

VD2: :Radian C có chu kì bán rã là 20 phút Một mẫu Radian C có khối lượng là 2g Sau

1h40phút, lượng chất đã phân rã có giá trị nào?

A: 1,9375 g B: 0,0625g C: 1,25 g D: một đáp án khác

Chọn A:

Hướng dẫn : Lượng chất đã phân rã .(1 2 T)

t 0

140 ngày Sau thời gian t=420 ngày( kể từ thời điểm bắt đầu khảo sát) người ta thu được 10,3

g chì.Tính khối lượng Po tại t=0

VD4: Tính số nơtron có trong 119gam urani 238

92Ucho NA=6,023.1023/mol, khối lượng mol của urani 238

t t

Trang 15

Đơn vị: Becơren (Bq); 1Bq = 1 phân rã/giây Curi (Ci); 1 Ci = 3,7.1010 Bq

Lưu ý: Khi tính độ phóng xạ H, H0 (Bq) thì thời gian t, chu kỳ phóng xạ T phải đổi ra đơn

VD1: Khối lượng ban đầu của đồng vị phóng xạ natri 23 Na

11 là 0,23mg, chu kì bán rã của natri

VD2: Nhờ một máy đếm xung người ta có được thông tin sau về 1 chất phóng xạ X Ban

đầu, trong thời gian 2 phút có 3200 nguyên tử của chất X phóng xạ, nhưng 4h sau ( kể từ thời điểm ban đầu) thì trong 2 phút chỉ có 200 nguyên tử phóng xạ Tìm chu kì bán rã của chất phóng xạ này

Số hạt nhân còn lại sau 4h là N1 = N0 e− λ.t (2)

⇒ Sau thời gian 4h số hạt nhân phóng xạ trong thời gian ∆t= 2 phút là:

11 là chất phóng xạ β- tạo thành hạt nhân con là24Mg

12 Chu kì bán rã của 24Na

11 là

Trang 16

Từ (1) và (2) suy ra:

T t T t

2 1

2 ,

1 1

1.Tính hằng số phóng xạ λ

2.Số nguyên tử lúc ban đầu

3.Số nguyên tử còn lại và độ phóng xạ sau 30s

Trang 17

ln

0

−

N

N T

= 17190 năm

VD2: Chất phĩng xạ 210Po

84 phát ra tia α và biến đổi thành 206Pb

82 Chu kỳ bán rã của Po là

138 ngày Ban đầu cĩ 100g Po thì sau bao lâu lượng Po chỉ cịn 1g?

A 916,85 ngày B 834,45 ngày C 653,28 ngày D 548,69 ngày

Chu kỳ bán rã của U238 là 4,5.109 năm

1.Tính số nguyên tử bị phân rã trong 1 năm trong 1g U238

2.Hiện nay trong quăng urani thiên nhiên có lẫn U238 và U235 theo tỉ lệ nguyên tử là 140:1 giả thiết ở thời điểm tạo thành trái đất tỉ lệ trên là 1:1 hãy tính tuổi của trái đất Biết chu kỳ bán rã của U235 là 7,13.108nămVới x 1 ⇒e−x ≈ − 1 x

2 Tính tuổi của trái đất:

Gọi N1 ; N2 là số nguyên tử U238 và U 235 lúc đang xét hiện nay ta có:

1

2 1 2

1 2 ( )

N N

Trang 18

2.Sau thời gian t độ phòng xạ giảm đi 32 lần Tính t và số hạt nhân con sinh ra

VD6 Một nguồn phĩng xạ nhân tạo vừa được tạo thành cĩ chu kì bán rã là T=2h, cĩ độ

phĩng xạ lớn hơn mức cho phép là 64 lần Thời gian tối thiểu để ta cĩ thể làm việc an tồn với nguồn phĩng xạ này là

Chọn A

Hướng dẫn

Gọi H là độ phĩng xạ an tồn cho con người Tại t=0, H0= 64H

Sau thời gian ∆t độ phĩng xạ ở mức an tồn,khi đĩ H1=H= T

∆t

2

Trang 19

A 1,09g B 1,09mg C 10,9g D 10,9mg

Câu 3: Thời gian bán rã của 90 Sr

38 là T = 20 năm Sau 80 năm, số phần trăm hạt nhân còn lại chưa phân rã bằng

A 6,25% B 12,5% C 25% D 50%

27 là 3,41Ci Chu kì bán rã T của 60 Co

27 là

A 32 năm B 15,6 năm C 8,4 năm D 5,24 năm

Câu 5: Một lượng chất phóng xạ sau 42 năm thì còn lại 1/8 khối lượng ban đầu của nó Chu

kì bán rã của chất phóng xạ đó là

A 5,25 năm B 14 năm C 21 năm D 126 năm

ngày, độ phóng xạ của mẫu giảm 93,75% Chu kì bán rã của rađôn nhận giá trị nào sau đây ?

A 25 ngày B 3,8 ngày C 1 ngày D 7,2 ngày

khối lượng vừa mới chặt Biết chu kì bán rã của C14 bằng 5600năm Tuổi của tượng gỗ là

A 1200năm B 2000năm C 2500năm D 1803năm

Câu 8: Khi phân tích một mẫu gỗ, người ta xác định được rằng 87,5% số nguyên tử đồng vị

phóng xạ 14 C

6 đã bị phân rã thành các nguyên tử 14 N

7 Biết chu kì bán rã của 14 C

6 là T = 5570 năm Tuổi của mẫu gỗ này là

A 16714 năm B 17000 năm C 16100 năm D 16714 ngày

Câu 9: Pôlôni(210 Po

84 ) là chất phóng xạ, phát ra hạt α và biến thành hạt nhân Chì (Pb) Po có chu kì bán rã là 138 ngày Ban đầu có 1kg chất phóng xạ trên Hỏi sau bao lâu lượng chất trên

bị phân rã 968,75g?

A 690 ngày B 414 ngày C 690 giờ D 212 ngày

6 đề định tuổi của các cổ vật Kết quả đo cho thấy độ phóng xạ của một tượng cổ bằng gỗ khối lượng m là 4Bq Trong khi đó

độ phóng xạ của một mẫu gỗ khối lượng 2m của một cây vừa mới được chặt là 10Bq Lấy T

= 5570 năm Tuổi của tượng cổ này là

A 1794 năm B 1794 ngày C 1700 năm D 1974 năm

Câu 11: Một mảnh gỗ cổ có độ phóng xạ của 14 C

6 là 3phân rã/phút Một lượng gỗ tương đương cho thấy tốc độ đếm xung là 14xung/phút Biết rằng chu kì bán rã của 14 C

6 là T = 5570năm Tuổi của mảnh gỗ là

A 12400 năm B 12400 ngày C 14200 năm D 13500 năm

Câu 12: Tia phóng xạ đâm xuyên yếu nhất là

CHỦ ĐỀ 2: PHÓNG XẠ TỰ NHIÊN

38

Trang 20

A tia α B tia β C tia γ D tia X

Câu 13: Gọi m0 là khối lượng chất phóng xạ ở thời điểm ban đầu t = 0, m là khối lượng chất

phóng xạ ở thời điểm t, chọn biểu thức đúng:

A m = m0e-λt B m0 = 2meλt C m = m0eλt D m =

2

1m0e-λt

Câu 14: Chọn phát biểu đúng khi nói về định luật phóng xạ:

A Sau mỗi chu kì bán rã, một nửa lượng chất phóng xạ đã bị biến đổi thành chất khác

B Sau mỗi chu kì bán rã, só hạt phóng xạ giảm đi một nửa

C Sau mỗi chu kì bán rã, khối lượng chất phóng xạ giảm đi chỉ còn một nửa

D Cả A, B, C đều đúng

Câu 15: Phát biểu nào sau đây là không đúng ?

A Hạt β + và hạt β − có khối lượng bằng nhau

B Hạt β + và hạt β − được phóng ra từ cùng một đồng vị phóng xạ

C Khi đi qua điện trường giữa hai bản tụ hạt β + và hạt β − bị lệch về hai phía khác nhau

D Hạt β + và hạt β − được phóng ra có tốc độ bằng nhau(gần bằng tốc độ ánh sáng)

Câu 16: Phát biểu nào sau đây đúng ?

A Lực gây ra phóng xạ hạt nhân là lực tương tác điện(lực Culông)

B Quá trình phóng xạ hạt nhân phụ thuộc vào điều kiện bên ngoài như áp suất, nhiệt độ,…

C Trong phóng xạ hạt nhân khối lượng được bảo toàn

D Phóng xạ hạt nhân là một dạng phản ứng hạt nhân toả năng lượng

Câu 17: Có hai mẫu chất phóng xạ X và Y như nhau(cùng một vật liệu và cùng khối lượng)

có cùng chu kì bán rã là T Tại thời điểm quan sát, hai mẫu lần lượt có độ phóng xạ là HX và

HY Nếu X có tuổi lớn hơn Y thì hiệu tuổi của chúng là

A

2 ln

) H / H ln(

.

B

2 ln

) H / H ln(

trung bình của mẫu đó( e là cơ số tự nhiên) Sự liên hệ giữa τ và λ thoả mãn hệ thức nào sau đây:

Câu 20: Tại thời điểm t1 độ phóng xạ của một mẫu chất là x, và ở thời điểm t2 là y Nếu chu

kì bán rã của mẫu là T thì số hạt nhân phân rã trong khoảng thời gian t2 – t1 là

A x – y B (x-y)ln2/T C (x-y)T/ln2 D xt1 – yt2

Câu 21: Radium C có chu kì phóng xạ là 20 phút Một mẫu Radium C có khối lượng là 2g

Sau 1giờ 40 phút, lượng chất đã phân rã nhận giá trị nào sau đây ?

A 0,0625g B 1,9375g C 1,250g D 1,9375kg

Câu 22: Sau 1 năm, lượng ban đầu của một mẫu đồng vị phóng xạ giảm đi 3 lần Sau 2 năm,

khối lượng của mẫu đồng vị phóng xạ giảm đi bao nhiêu lần ?

A 9 lần B 6 lần C 12 lần D 4,5 lần

Câu 23: Sau 2 giờ, độ phóng xạ của một khối chất giảm 4 lần, chu kì của chất phóng xạ đó

nhận giá trị nào sau đây ?

A 2 giờ B 1,5 giờ C 3 giờ D 1 giờ

Trang 21

Câu 24: Chu kì bán rã của chất phóng xạ là 2,5 năm Sau 1 năm tỉ số giữa số hạt nhân còn lại

và số hạt nhân ban đầu là

Câu 25: Một đồng vị phóng xạ A lúc đầu có N0 = 2,86.1016 hạt nhân Trong giờ đầu phát ra 2,29.1015 tia phóng xạ Chu kỳ bán rã của đồng vị A là

A 8 giờ B 8 giờ 30 phút C 8 giờ 15 phút D 8 giờ 18 phút

Câu 26: Côban(6027Co) có chu kì phóng xạ là 16/3 năm và biến thành 6028Ni; khối lượng ban đầu của côban là1kg Khối lượng côban đã phân rã sau 16 năm là

Câu 27: Chu kì bán rã của Co60 bằng gần 5năm Sau 10 năm, từ một nguồn Co60 có khối

lượng 1g sẽ còn lại bao nhiêu gam ?

A 0,10g B 0,25g C 0,50g D 0,75g

Câu 28: Chất phóng xạ 60 Co

27 có chu kì bán rã T = 5,33 năm và khối lượng nguyên tử là 56,9u Ban đầu có 500g chất Co60 Sau bao nhiêu năm thì khối lượng chất phóng xạ này còn lại là 100g ?

A 8,75 năm B 10,5 năm C 12,38 năm D 15,24 năm

Câu 29: Gọi ∆ tlà khoảng thời gian để số hạt nhân của một khối lượng chất phóng xạ giảm đi

e lần( e là cơ số loga tự nhiên, lne = 1) Hỏi sau thời gian t = 0,51∆ t chất phóng xạ còn lại bao nhiêu phần trăm lượng phóng xạ ban đầu ?

Câu 31: Chu kì bán rã của 210 Po

84 là 140 ngày đêm Lúc đầu có 42 mg Pôlôni Độ phóng xạ ban đầu nhận giá trị là

A 6,7.1014Bq B 6,7.1015Bq C 6,7.1016Bq D 6,7.1017Bq

Câu 36: Một khối chất phóng xạ có chu kì bán rã bằng 10 ngày Sau 30 ngày khối lượng chất

phóng xạ chỉ còn lại trong khối đó sẽ bằng bao nhiêu phần lúc ban đầu ?

Câu 37: Chu kì bán rã của hai chất phóng xạ A và B lần lượt là 20 phút và 40 phút Ban đầu

hai khối chất A và B có số lượng hạt nhân như nhau Sau 80 phút tỉ số các hạt nhân A và B còn lại là

Trang 22

Câu 38: Urani 238 U

92 sau nhiều lần phóng xạ α và β − biến thành 206 Pb

82 Biết chu kì bán rã của

sự biến đổi tổng hợp này là T = 4,6.109 năm Giả sử ban đầu một loại đá chỉ chứa urani, không chứa chì Nếu hiện nay tỉ lệ của các khối lượng của urani và chì là m(U)/m(Pb) = 37, thì tuổi của loại đá ấy là

A 2.107năm B 2.108năm C 2.109năm D 2.1010năm

Câu 39: Một khúc xương chứa 200g C14(đồng vị cácbon phóng xạ) có độ phóng xạ là 375

phân rã/phút Tính tuổi của khúc xương Biết rằng độ phóng xạ của cơ thể sống bằng 15 phân rã/phút tính trên 1g cácbon và chu kì bán rã của C14 là 5730 năm

A 27190 năm B 1190 năm C 17190 năm D 17450 năm

Câu 40: Hãy chọn câu đúng Trong quá trình phóng xạ của một số chất, số hạt nhân phóng

xạ

A giảm đều theo thời gian B giảm theo đường hypebol

C không giảm D giảm theo quy luật hàm số mũ

phát hiện có chứa 46,97mg U238 và 2,135mg Pb206 Giả sử khối đá lúc mới hình thành không chứa nguyên tố chì Hiện tại tỉ lệ giữa số nguyên tử U238 và Pb206 là bao nhiêu ?

Câu 42: Chọn phát biểu đúng khi nói về hiện tượng phóng xạ ?

A Hiện tượng phóng xạ không phụ thuộc vào các tác động bên ngoài

B Hiện tượng phóng xạ do các nguyên nhân bên trong gây ra

C Hiện tượng phóng xạ luôn tuân theo định luật phóng xạ

Câu 44: Trong phóng xạ α, so với hạt nhân mẹ thì hạt nhân con ở vị trí nào ?

A Tiến 1 ô B Tiến 2 ô C Lùi 1 ô D Lùi 2 ô

Câu 45: Chọn câu sai Tia anpha

A bị lệch khi bay xuyên qua một điện trường hay từ trường

B làm iôn hoá chất khí

C làm phát quang một số chất

D có khả năng đâm xuyên mạnh

Câu 46: Chọn câu sai Tia gamma

A gây nguy hại cho cơ thể

B có khả năng đâm xuyên rất mạnh

C không bị lệch trong điện trường hoặc từ trường

D có bước sóng lớn hơn bước sóng của tia X

Câu 47: Chọn câu sai nhất Các tia không bị lệch trong điện trường và từ trường là

A tia α và tia β B tia γ và tia β

C tia γ và tia X D tia β và tia X

Câu 48: Một chất phóng xạ có chu kì bán rã là T Sau thời gian t, số hạt đã bị bán rã bằng 7/8

số hạt ban đầu Kết luận nào sau đây là đúng ?

Trang 23

Câu 50: Đặc điểm nào sau đây khơng đúng đối với tia α ?

A Phĩng ra từ hạt nhân với tốc độ bằng tốc độ ánh sáng trong chân khơng

B Khi truyền trong khơng khí nĩ làm iơn hố mạnh các nguyên tử trên đường đi

C Khi truyền trong khơng khí nĩ bị mất năng lượng rất nhanh

D Cĩ thể đi được tối đa 8cm trong khơng khí

“Nếu bạn muốn lên chỗ cao nhất hãy bắt đầu từ chỗ thấp nhất ”

+ Phản ứng hạt nhân là mọi quá trình dẫn đến sự biến đổi hạt nhân

+ Phản ứng hạt nhân thường được chia thành hai loại:

- Phản ứng tự phân rã một hạt nhân khơng bền vững thành các hạt khác

- Phản ứng trong đĩ các hạt nhân tương tác với nhau, dẫn đến sự biến đổi chúng thành các hạt khác

Phản ứng hạt nhân dạng tổng quát: A + B → C + D

Trong trường hợp phĩng xạ: A → B + C

* Các định luật bảo tồn trong phản ứng hạt nhân

+ Định luật bảo tồn số nuclơn (số khối A) : Trong phản ứng hạt nhân, tổng số nuclơn của các hạt tương tác bằng tổng số nuclơn của các hạt sản phẩm

+ Định luật bảo tồn điện tích: Tổng đại số điện tích của các hạt tương tác bằng tổng đại số các điện tích của các hạt sản phẩm

+ Định luật bảo tồn năng lượng tồn phần (bao gồm động năng và năng lượng nghỉ): Tổng năng lượng tồn phần của các hạt tương tác bằng tổng năng lượng tồn phần của các hạt sản phẩm

+ Định luật bảo tồn động lượng: Véc tơ tổng động lượng của các hạt tương tác bằng véc tơ tổng động lượng của các hạt sản phẩm

* Năng lượng trong phản ứng hạt nhân

Xét phản ứng hạt nhân: A + B → C + D

Gọi mo = mA + mB và m = mC + mD Ta thấy m0 ≠ m

Năng lượng tỏa ra này thường gọi là năng lượng hạt nhân Các hạt nhân sinh ra cĩ độ hụt khối lớn hơn các hạt nhân ban đầu, nghĩa là các hạt nhân sinh ra bền vững hơn các hạt nhân ban đầu

cấp cho các hạt A và B mợt năng lượng W dưới dạng động năng Vì các hạt sinh ra cĩ động

CHỦ ĐỀ 3: PHẢN ỨNG HẠT NHÂN

Trang 24

năng Wđ nên năng lượng cần cung cấp phải thỏa mãn điều kiện: W = (m – m0)c2 + Wđ Các hạt nhân sinh ra có độ hụt khối nhỏ hơn các hạt nhân ban đầu, nghĩa là các hạt nhân sinh ra kém bền vững hơn các hạt nhân ban đầu

PHẦN II: PHÂN DẠNG BÀI TẬP:

DẠNG 1: VIẾT PHƯƠNG TRÌNH PHẢN ỨNG HẠT NHÂN

X1 là hạt nhân mẹ, X2 là hạt nhân con, X3 là hạt α hoặc β

Các Em áp dụng 2 luật bảo toàn

+ Bảo toàn số nuclôn (số khối): A1 + A2 = A3 + A4

+ Bảo toàn điện tích (nguyên tử số): Z1 + Z2 = Z3 + Z4

VÍ DỤ MINH HỌA

VD1: Hạt proton có động năng Kp = 2 MeV, bắn vào hạt nhân ( )7

3 Li đứng yên, sinh ra hai hạt nhân X có cùng động năng, theo phản ứng hạt nhân sau:

+73 → +

P Li X X Viết phương trìng đầy đủ của phản ứng

Giải: Ta có 11P +73Li → 2 XAz

Áp dụng định luật bảo toàn số nuclôn => 1+7 = 2.A =>A= 4 => 24He

Áp dụng định luật bảo toàn điện tích => 1+ 3 = 2.Z => Z=2

Trang 25

Ta cĩ 2x – y = 92 – 82 => y = 6

Vậy cĩ 8 phân rã α và 6 phân rã β−

VD3:Viết lại đầy đủ các phản ứng hạt nhân sau:

  vậy hạt nhân X là 12D

Phương trình phản ứng viết lại

8O Hạt nhân con là đồng vị của ơxy cấu tạo bởi

17 nuclơn trong đĩ cĩ 8 prơtơn và 8 nơtron

VD5 Phản ứng phân rã của urani cĩ dạng: U23892 → 206Pb

16S Hạt nhân lưu huỳnh 32

16S cĩ cấu tạo gồm 32 nuclơn, trong đĩ cĩ 16 prơtơn và 16 nơtron

Định dạng
Số trang	50
Dung lượng	1,73 MB